前不久,美国航空一架飞机从西雅图起飞后不久遭鸟撞,飞机雷达整流罩凹陷。幸运的是没有造成大的影响,航班飞行员随即安全返航。
被鸟撞塌“鼻子”的飞机返航
当一架飞机遭遇小鸟的“壁咚”,这个威力有多大?有研究表明:一只体重0.45千克的鸟与时速960千米的飞机相撞,会产生21.6万牛顿的力。如果是1.8千克的鸟撞在速度为每小时700千米的飞机上,产生的冲击力比炮弹的冲击力还大。被喻为“铁鸟”的飞机虽然看起来非常坚固,但在飞行中如果遇上鸟类撞击并不是什么好事。“飞机撞鸟”至今还是一项世界性难题。
1912年4月3日,美国飞行员卡尔·罗杰斯驾驶一架莱特EX型飞机做飞行表演,在加州长滩上空遭海鸥撞击后坠入大海,飞行员身亡,这是世界上首例鸟撞飞机事故。
2013年10月14日,意大利罗马,一架意大利航空公司的飞机在降落时遭遇一群欧椋鸟,这架意大利航空的客机随后幸运的安全降落。
一般来说,鸟撞飞机主要集中在风挡、发动机、机头、起落架、天线罩、机翼前缘等部位。其中,撞击发动机和风挡的概率最大。
正是因为鸟撞的严重性,让其早已成为飞机设计中必须考虑的内容之一。中国商飞公司上海飞机设计研究院动强度室副主任设计师宋春艳告诉记者,在中国民航运输类飞机适航标准CCAR-25部中,有3个条款对鸟撞提出了要求。这就意味着飞机在设计取证过程中,必须通过鸟撞试验的验证。
那么,飞机设计师是如何减轻鸟撞对飞机造成的影响呢?
“传统的强度理念是越厚承载力越强,但应对鸟撞的强度设计未必是这样。”宋春艳说。对于易遭鸟撞的区域,加厚并不一定是最有效的解决方案,而是要在强度裕度控制上寻求平衡。
打个比方,一个高速飞行的物体撞到一张弹簧网上,弹簧网会变形,但同时又有一股反弹的力量将物体弹回去,此时弹簧网本身也会逐渐恢复到与最初的形态相接近的样子。对于鸟撞的强度控制是同样的道理。“遭受鸟撞的部位不一定要多么强硬,而是要保证撞击区域的变形协调性,有时候可能只是变动了几个钉子,效果就大不一样。”宋春艳解释道。
气球画成恐怖眼来“吓”小鸟
上个月,有媒体报道,西北工业大学李玉龙教授团队经过数年钻研,提出了一种新的设计理念。其理念的核心是“以疏导能量代替对抗能量”,通过改善机身结构的办法来应对鸟撞,而不是单纯改变强度和材料。去年夏天,李教授团队研发的“加强结构”已经通过了美国专利认证,今年就要拿到法国专利。
事实上,无论是中国民航局还是美国联邦航空管理局(FAA)的规章规定,都是允许鸟撞后对机体结构的产生一定的损坏,但这个损坏必须能够保证飞机在飞行员采取相应措施后,顺利完成当次飞行。在实际飞行中若遇到鸟撞,工作人员也会在降落后对飞机进行检查。
有资料显示,飞机起飞和降落过程是最容易发生鸟撞的阶段,超过90%的鸟撞发生在机场和机场附近空域。当前,在机场都会采用一些驱鸟措施,常用的有空气炮、录音驱鸟、恐怖眼、猎杀、圈养猛禽、仿生航模驱鸟等。
其实,冲上来“壁咚”飞机也不是小鸟愿意的。遇到障碍物,鸟类的生物特性决定了它以距离而非速度作为“是否飞走”的判断基准,但飞机的高速度让它还来不及反应,不得已变成了“凶手”和牺牲者。